航天飞机S波段通信技术方案

航天飞机S波段通信系统为航天飞机提供了经由地面航天跟踪和数据网(GSTDN)的直接对地通信或经由跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS,经同步卫星转发轨道器的信息)的对地通信能力。S波段通信是航天飞机任务从发射到再入/着陆各阶段直接对地和经由TDRSS的主要通信线路。在轨道段,当TDRSS的Ku波段通信不能使用,轨道器姿态不利于Ku波段通信,或载荷舱门关闭时,轨道器都得使用S波段线路。本文介绍航天飞机S波段通信功能要求、轨道器上通信设备结构和NA-SA的S波段通信网。阐述了需要在S波段设备研制中采用专门新技术的要求和实施方案。其中包括(1)数字式话音△调制,(2)卷积编码/Viterbi解码,(3)使用Cost-as环路接收机的临界相位调制指数,(4)连续波调频的最佳数字数据调制参量,(5)副载波测距和时分复用数据信道的交调效应,(6)射频覆盖,(7)低信噪比下的解扩技术。本文评述了这些独特新型通信信道的性能,给出了性能分析和实验结果。     

用于NASA局TDRSS第二地面终端站的综合接收机的设计与性能

Interstate电子公司正在开发一种综合接收机,准备用于TDRSS第二地面终端站(STGT,NASA天基测控网的一个重要组成部分)的S波段多址、S波段单址、K波段单址、S波段航天飞机返向链路(SSHR)和K波段航天飞机返向链路(KSHR)。广泛采用甚大规模集成/专用集成电路(VLSI/VSIC)设计方案,该综合接收机(IR)将解调器、符号同步器、伪码跟踪、载波恢复和数据提取功能结合到一个集成单元内。本文介绍该接收机的总体设计及研制,突出了解调和跟踪环的功能。给出了实验室测量结果,证明了良好的误码率特性。     

X波段数据就地接收对改善用户服务及降低EO系统成本的重要性

通过一个大型地区性地面站系统很难满足大量潜在EO(对地观测)用户对廉价、及时获取数据的需求。由于大多数用户只需要当地数据(高仰角的),BURS公司设计建造了一个廉价X波段接收机系统,利用不到3米的天线可采集90°弧段范围内卫星(ERS-SAR,SPOT和JERS)发射的信号,其关键性部件是一个4贴片天线接收机系统。该系统锁定到S波段信标信号上,为闭环反馈跟踪系统产生位置误差信号。该系统采用了新颖液压驱动装置控制轻便型抛物面天线的俯仰,运动。接收到的X波段数据随后被送入一台或多台PC机。开发这种设备对未来EO系统的设计及运行操作具有深远意义。一种可能性就是多颗低价格/低功率小卫星配合当地自筹资金服务网建立的众多地面接收机构成EO系统。     

统一S波段测控系统的发展及现状

统一S波段测控系统(USB)是在Apollo任务中发展起来的一种综合测控体制。它将跟踪、遥测、遥控、话音信号调制在同一无线电载波上,从而大大减少了星载设备的数量和重量,简化了测控操作。由于统一S波段测控系统所具备的显著优点,Apollo任务之后该体制迅速为各国航天测控系统所采用。到了八十年代,欧空局、法国、日本、德国等相继建立了自己的统一S波段测控网,并能同美国的统一S波段地面网络联网。八十年代以后,随着跟踪与数据中继卫星系统的不断完善以及航天器自主程度的不断提高,地面站存在的价值曾一度为人们所怀疑。然而事实证明,地面测控系统在航天任务保障中仍占有不可取代的重要地位。国内外已有大量文献介绍了Apollo统一S波段测控系统,因而本文重点介绍继Apollo任务之后统一S波段测控系统的发展以及现状。着重论述自动化程度的提高,硬件的改造及小型化,可移动地面站的出现等几个方面。并简要分析了今后可能的发展动向。     

开发TDRSS对政府和商业运载火箭的全球覆盖能力

NASA天基通信网—TDRSS可为哈勃太空望远镜、Compton天文台、TOPEX以及航天飞机等多种低轨道飞行航天器提供跟踪和通信服务。当前NASA正集中研究采用最经济的办法完成其各项航天任务,这就促使它加倍努力,寻求从其TDRSS独特资源获得更大价值的一切可能性。现已证明利用3颗地球同步卫星加上高增益S波段跟踪天线能为一次性运载火箭(ELV)的发射阶段提供近全球覆盖能力。 运载火箭在上升和级间分离期间,由TDRSS提供遥测覆盖要比利用高级靶场测量飞机(ARIA)或多个航区站费用低得多。 TDRSS可望承担各类运载火箭的发射服务,其中包括德尔它、大力神/顶上级、飞马座、民兵、改进型火箭(EELV)和海射火箭以及国外运载火箭。对于装有相应转发器的顶上级,可以覆盖到转移轨道段。还在研究利用TDRSS波段前向链路传递靶场安全指令,从而还可能得到明显的经济效益。 本文详细介绍TDRSS为大力神/半人马座和阿特拉斯/半人马座发射提供通信保障所获得的经验,并叙述为各种运载火箭发射服务的余量、发射机和天线特性以及费用和前景。     

民航KU波段卫星地面站设备故障分析及维护

卫星通信是民航通信网络系统“两地一空”中重要的组成部分。民航卫星网络系统主要由民航C波段和Ku波段卫星设备组成。与C波段相比，Ku波段卫星通信具有波束窄、带宽高、抗地面微波干扰性好、业务接入类型灵活多样等优点。随着C波段设备已近“耄耋之年”，C波段TES卫星通信设备承载的业务逐步将向Ku波段转移，加之新建支线机场Ku波段业务的大量增设，使得Ku波段卫星网络的地位与重视程度也日益提高。     

ARTEMIS计划——欧空局的试用数据中继卫星

“高级中继和技术卫星”(ARTEMIS)是欧洲空间局数据中继和技术卫星(DRTM)计划的一部分,该计划由两个独立部分组成:ARTEMIS和数据中继卫星(DRS)。Artemis工程的主承包商是意大利的ALENIA SPAZIO(ALS),它领导了一个由若干欧洲和加拿大的大型公司组成的工业财团。ALS目前正在制造这颗卫星,预计1998年中作好发射准备(发射时间已推至2000年—译注)。 本文第一部分介绍Artemis卫星的性能和关键特性。Artemis是一颗地球同步卫星,用于数据中继(光、S/K波段载荷)关键技术的开发,还包括高级通信业务(用于移动通信的L波段载荷)的开发。 此外,Artemis还将试验一些能改进欧洲卫星平台的实用化技术(离子推进器,镍—氢电池和精密太阳传感器)。 为承载上述要求很荷刻的载荷,ALS开发了一种卫星平台,能承载600kg以上载荷,提供ZkW的功率。研制过程中特别强调开发一种可重复用于未来航天计划(例如数据中继卫星计划)的平台。卫星设计中密切注意了与多种运载火箭的兼容性,以适应绝大多数发射市场的运载火箭。 第三节介绍该星的开发方法。为使准备制造的各种研制模型最佳化,确保系统成功验证,制造了一系列子设备/装配系统的模型,并经过专门的质量检验测试,包括绝大多数环境试验,旨在降低未来卫星的成本。本文最后一节介绍该计划     

浅谈空中交通管制系统的工作模式

空中交通管制系统(ATC)是由地面设备和空中设备组成.地面设备包括一次监视雷达(PSR)、二次监视雷达(SSR)及终端显示器等;空中设备包括机载应答机(ATC)和空中交通防撞系统(TCAS).当空中应答机被地面台或其他空中应答机询问时,能自动发射脉冲代码回答信号,把飞机的识别、高度及位置信息提供给地面台或装有TCAS系统的飞机.地面调度员利用这些信息对飞机进行空中交通管制,装有TCAS计算机的飞机利用这些信息进行防撞预测.目前我国使用的ATC系统有空中交通管制雷达信标系统(ATCRBS)和离散寻址信标系统(DABS),两者相互兼容.这里只介绍ATCRBS系统的工作原理.     

卫星轨道变化规律的综合分析

对于航天工程而言,无论是航天器的发射,卫星轨道设计,地面测控系统的跟踪、定轨和预报．还是卫星在轨运行过程中的轨道控制策略等,均需了解卫星轨道变化的规律。为此,本文对人造卫星(包括中心天体为快自转天体和慢自转天体两种引力源的绕飞轨道器)的轨道变化特征以及轨道寿命进行系统的综合分析。为各种应用提供简明信息。     

哥达德航天中心天基、地基测控网的Ka频段过渡计划

1　工作于Ka频段的驱动因素NASA天基测控网 (SN)目前通过TDRSS卫星和白沙设施 (WSC)的地面设备以S和Ku频段为各种近地轨道科学卫星提供通信服务。同样 ,NASA地基测控网 (GN)利用分布于全球的地面站通过直接对地的S和X频段为科学卫星提供通信服务。按NASA预测许多科学卫星提出的测控需求 ,需要 1Gbit/s或更高的数传速率 ,这些快速上升的数据吞吐速率不可能以现用的Ku和X频段来满足。此外 ,NASA分配给TDRSSKu频段前、返向链路频率在国际电信联盟 (ITU)只是二级用户 ,固定卫星业务 (主用户 )地球站地球 -空间方向的发射会给…     

基于OTR和SHT的射频隐身雷达信号设计

为了提高雷达的射频(RF)隐身性能,结合最优匹配照射-接收机(OTR)理论与序贯假设检验(SHT)方法,提出了一种新的射频隐身雷达信号设计方法。通过发射信号了解外界环境信息,然后反馈这些信息给雷达系统,系统根据这些信息自适应设计雷达发射信号,形成一个闭环系统。以雷达目标识别为具体应用,实验仿真表明,设计的雷达信号自适应变化,减小了信号间的相关性,并且减少了照射次数,降低了辐射功率,从而实现了雷达系统的射频隐身性能。     

电子对抗技术的仿真

最近已研制成功一种用于鉴定电子对抗(ECM)技术—如“对眼”(CrossEye)技术—效果的设备,该技术从分置的独立天线向敌方雷达系统(如单脉冲雷达)发射射频(RF)信号。这项发明将雷达发射的RF信号分为两路,加上ECM信号,并在每个脉冲重复间隔后校准雷达-ECM混合信号,使之达到相位和幅度平衡。再将该信号在仿真雷达天线处下变频至中频。此天线之后,注频网络又将该信号的频率上变频,加上计算机控制的输入(包括回波信号),然后送到雷达接收机进行最后处理。     

全球定位系统及其在航天器导航中的应用

洛克威尔国际公司为国防部研制的全球定位系统(GPS)的出现将开劈导航的新纪元。GPS用户可以以前所未有的高精度连续实时地在运载器上计算状态矢量(位置、速度和时间)。GPS卓越的性能为下列航天活动带来了很大好处,即航天器导航,卫星运送,实验定位,资源测绘,载荷部署和回收,推进剂节省,数据处理和航天任务规划。本文概述了GPS系统,介绍了一些确定低轨航天器GPS导航系统设计方案的用户系统参数,较详细地讨论了在航天飞机轨道器导航方面的具体应用,包括使用GPS系统能获得的预期好处。     

VHF/UHF频段的干扰效率

一、干扰效率的定义干扰系统的效率定义为:为了达到某种干扰效果,在被干扰的接收机天线处,所需的干扰场强与被干扰发射机的场强之比(即J/S)。所需要的J/S比取决于被干扰信号的类型和干扰效果的定义。对于话音通信和数据通信,其干扰效果的定义是不同的。对话音通信,干扰效果可以用音节、词、数字或句子的可懂度来定义。音节很易被干     

MC-CDMA在TDRSS系统SMA业务中的应用研究

针对传统跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)中S波段多址(SMA)业务直接序列扩频码分多址(DS-CDMA)的缺点,提出采用多载波码分多址(MC-CDMA)进行替代的调制解调方案,对其系统结构和在TDRSS中应用需解决的关键技术问题进行了分析。MC-CDMA具有数据传输速率和频带利用率高,发送和接收设备简单等优点,在载人航天通信中具有十分重要的应用价值。     

用于电子战系统飞行试验的地面测量数据处理系统

本文介绍了用于电子战系统飞机飞行试验的数据采集、记录和处理系统。所有数据都来自多台地面雷达跟踪系统和一台随动的接收天线。在实际进行电子战系统飞行试验前,将接收机和跟踪雷达特性以及飞机干扰机特性输入“试验建立数据库”文件。利用该数据库与试飞期间测得的实时测量值可得到图表形式的联机结果,供飞行试验工程师使用。     

日本数据中继卫星计划

本文介绍了空间站时代日本的一种可能的数据中继卫星系统方案。该数据中继和跟踪卫星系统(DRTSS)将为高达300Mb/s数传速率的轨道航天器提供S波段和Ka波段通信及跟踪勤务。本方讨论了DRTSS的任务要求并进行了分析,还介绍了有关ETS-Ⅵ实验计划的情况。     

美国空军东靶场的改造计划

美国空军东靶场的发射支持服务包括军方、NASA和商业性的航天飞机、大力神、德尔它、阿特拉斯—人马座、潜艇发射的三叉戟和其它小型运载工具的发射,是世界上业务种类最多也是最忙的一个靶场。其主要设备包括计算机、跟踪雷达、摄象机、遥测系统、安控设备和其它设备。该靶场还在大西洋和印度洋区设有远方跟踪站,保障入轨段。     

保障NASA航天任务的S波段测距系统

NASA地面网(GN)为航天飞机和科学航天任务的轨道确定提供距离和多普勒数据,这些数据来自佛罗里达的梅里特岛,弗吉尼亚的沃洛普斯岛和百慕大的跟踪站。本文叙述了按哥达德航天中心(GSFC)“设备改造计划”、而研制的新一代S波段侧音测距设备。这种测距设备加进了几种新的性能,强调了在后十年中保障NASA任务的设备可靠性和可维修性。     

美国NASA天基测控网的按需接入系统

NASA天基网按需接入系统(DAS)可为航天操作提供一种新的开创性的服务；这种业务通过跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)构成连续和自动化的通信链路。2002年10月投入运行的DAS扩展了TDRSS多址返向(航天器至地面)容量。该系统利用地基商业成品(COTS)设备，例如第三代多址波束形成分系(TGBFS)和可编程遥测处理器(PTP)，并利用包括TCP／IP及基于web的接口在内的联网标准。